5जी संचार कूलिंग के लिए एक शक्तिशाली थर्मल समाधान

इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और उत्पादों के दीर्घकालिक सुरक्षित और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने में गर्मी अपव्यय एक महत्वपूर्ण कड़ी है। चिप्स जैसे गर्मी अपव्यय उपकरणों के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले क्षेत्र के रूप में, संचार और सूचना प्रौद्योगिकी के विकास ने गर्मी अपव्यय या थर्मल डिजाइन को एक व्यवस्थित उद्योग बनने के लिए बढ़ावा दिया है। बिजली, सुरक्षा, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव, एलईडी आदि के क्षेत्रों में अनुसंधान और विकास भी बाजार प्रतिस्पर्धा में अधिक लाभ पाने के लिए उत्पादों के थर्मल प्रदर्शन पर जोर दे रहे हैं। वर्तमान में, 5G संचार और सूचना उत्पाद बड़ी क्षमता, उच्च प्रदर्शन, ऊर्जा दक्षता और कम शोर के लक्ष्यों की दिशा में विकसित हो रहे हैं। अधिक शक्तिशाली सिंगल-चिप फ़ंक्शंस और उल्लेखनीय रूप से बढ़ी हुई बिजली खपत के साथ, डिवाइस एकीकरण का स्तर बढ़ रहा है। हालाँकि, लेआउट अधिक कॉम्पैक्ट होता जा रहा है, और ताप प्रवाह घनत्व दोगुना हो गया है, जिससे थर्मल प्रौद्योगिकी के लिए गंभीर चुनौतियाँ पैदा हो रही हैं।

पारंपरिक थर्मल सिस्टम मुख्य रूप से डिवाइस से हीट सिंक की सतह तक गर्मी का संचालन करने के लिए एकल-चरण सामग्रियों पर निर्भर करते हैं, और फिर प्राकृतिक संवहन (प्राकृतिक शीतलन प्रणाली) या मजबूर संवहन (मजबूर वायु शीतलन प्रणाली) के माध्यम से पर्यावरण में गर्मी को फैलाते हैं। वायु। ताप संचालन की दक्षता सामग्री की अंतर्निहित तापीय चालकता पर निर्भर करती है और सीमित भी होती है।
हीट पाइप और वीसी (वाष्प चैंबर) द्वारा प्रस्तुत चरण परिवर्तन गर्मी हस्तांतरण तकनीक गर्म क्षेत्र में वाष्पित होने और ठंडे क्षेत्र में संघनित होने के लिए माध्यम का उपयोग करती है, जबकि चरण परिवर्तन की संबंधित गुप्त गर्मी को अवशोषित या जारी करती है, तेजी से प्रसार प्राप्त करने के लिए वैकल्पिक रूप से प्रसारित होती है। या गर्मी का स्थानांतरण. गुप्त ऊष्मा का अवशोषण और विमोचन एक तीव्र और कुशल प्रक्रिया है, और दो-चरण ऊष्मा स्थानांतरण का उपयोग करते समय, आमतौर पर उच्च गुप्त ऊष्मा वाले कार्यशील तरल पदार्थों का चयन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता होती है। समतुल्य तापीय चालकता 2000 W/m·K से अधिक तक पहुंच सकती है

वाष्प चैंबर वर्तमान में संचार और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों में हीट पाइप के अलावा अन्य परिपक्व प्रक्रियाओं के साथ सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला चरण परिवर्तन हीट ट्रांसफर उत्पाद है। एक विशिष्ट वीसी एक सपाट बंद रूप है, जिसमें एक खोल, केशिका संरचना, समर्थन संरचना और काम करने वाला तरल पदार्थ होता है। काम कर रहे तरल पदार्थ के वाष्पीकरण, संघनन और केशिका परिवहन के माध्यम से, कुशल ताप संचालन प्राप्त किया जाता है, जिससे संकेंद्रित क्षेत्र से पूरे संरचनात्मक तल तक गर्मी फैलती है।

बड़े क्षेत्र की केशिका विशेषताओं और द्वि-आयामी या यहां तक ​​कि त्रि-आयामी थर्मल प्रसार के लाभों के लिए धन्यवाद, वीसी में उच्च ताप प्रवाह ले जाने की क्षमता है, विशेष रूप से 50W/cm2 से अधिक ताप प्रवाह घनत्व वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को ठंडा करने के लिए। तापमान समकारी प्रभाव शुद्ध धातु या एम्बेडेड हीट पाइप हीट डिसिपेशन सब्सट्रेट्स की तुलना में काफी बेहतर है, जो हीट सिंक की दक्षता में काफी सुधार कर सकता है। 100W/cm2 से अधिक चिप हीट फ्लक्स घनत्व के विकास की प्रवृत्ति के तहत, वीसी निस्संदेह संचार उपकरणों के प्रदर्शन उन्नयन का समर्थन करने वाली एक प्रमुख तकनीक है।

उच्च प्रदर्शन वीसी अक्सर ताप स्रोत स्थान के अनुरूप वाष्पीकरण क्षेत्र में स्थानीय केशिका संरचना घनत्व से मेल खाता है। केशिका बल और तरल भाटा को बढ़ाने के अलावा, इन केशिका संरचनाओं की सतह वाष्पीकरण क्षेत्र का भी विस्तार करती है और वाष्पीकरण दर को बढ़ाती है। इस दृष्टिकोण से, डिज़ाइन में एन्क्रिप्टेड शुद्ध धातु संरचना के बाहरी हिस्से को कवर करने वाली केशिका सामग्री की एक परत भी शामिल है। क्योंकि शुद्ध धातुओं, विशेष रूप से शुद्ध तांबे में केशिका संरचनाओं की तुलना में अधिक तापीय चालकता होती है, आंतरिक शुद्ध धातु सतह केशिका संरचना में अधिक कुशलता से गर्मी का संचालन करती है, और शुद्ध धातुओं की ताकत भी बेहतर होती है। इस प्रकार के विभिन्न डिज़ाइन रूप हैं, और वीसी ताप प्रवाह वहन क्षमता 30-100W/cm2 तक पहुंच सकती है।

उच्च बिजली खपत और उच्च ताप प्रवाह घनत्व चिप्स के विकास की प्रवृत्ति के साथ, वीसी के तापमान समकारी प्रदर्शन की उच्च मांग है। वीसी के अनुकूलन डिज़ाइन को सामग्री और संरचनाओं के कई पहलुओं से गर्मी संचालन और गैस-तरल परिवहन की दक्षता को बढ़ाते हुए केशिका प्रदर्शन में सुधार करना चाहिए, जिससे वीसी के थर्मल प्रतिरोध में काफी कमी आएगी। केवल तभी गर्मी स्रोत से वीसी की ठंडी सतह तक तापमान का अंतर कम गर्मी प्रवाह घनत्व अनुप्रयोग स्थितियों के तहत वर्तमान स्तर के बराबर हो सकता है, भले ही कामकाजी गर्मी प्रवाह घनत्व दोगुना या यहां तक ​​कि गुणा हो।